FI106300B - Process for manufacturing lignocellulose-based composite products - Google Patents
Process for manufacturing lignocellulose-based composite products Download PDFInfo
- Publication number
- FI106300B FI106300B FI964965A FI964965A FI106300B FI 106300 B FI106300 B FI 106300B FI 964965 A FI964965 A FI 964965A FI 964965 A FI964965 A FI 964965A FI 106300 B FI106300 B FI 106300B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- binder
- thermoplastic
- process according
- wood
- fibers
- Prior art date
Links
Landscapes
- Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
Description
106300106300
MENETELMÄ LIGNOSELLULOOSAPOHJAISTEN KOMPOSIITTITUOTTEI-DEN VALMISTAMISEKSIMETHOD FOR PREPARING LIGNOCELLULOSE-BASED COMPOSITE PRODUCTS
5 Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää lignoselluloosapohjaisten komposiittituotteiden, kuten levyjen ja muotopuristeiden, valmistamiseksi ja näiden ominaisuuksien parantamiseksi, etenkin niiden mittapysyvyyden ja lujuusominaisuuksien parantamiseksi.The present invention relates to a process according to the preamble of claim 1 for the preparation of lignocellulose-based composite products, such as sheets and molds, and for the improvement of their properties, in particular their dimensional stability and strength properties.
10 Tällaisen menetelmän mukaan hienojakoinen lignoselluloosapitoinen materiaali sekoitetaan modifiointikemikaalin ja sideaineen kanssa muotoiltavan seoksen tuottamiseksi, ja sitten sanottu seos saatetaan haluttuun muotoon.According to such a method, the finely divided lignocellulosic material is mixed with a modification chemical and a binder to produce a moldable mixture, and then said mixture is brought to the desired shape.
Puu soveltuu keveytensä, kaunnin ulkonäkönsä, lämmöneristyskykynsä ynnä muiden 15 hyvien ominaisuuksien vuoksi hyvin rakennusmateriaaliksi. Puulla on kuitenkin ominaisuuksia, jotka rajoittavat sen käyttöä. Näitä ovat mm. herkkyys biologisille vaurioille ja kosteuselämiselle.Wood, due to its light weight, its beautiful appearance, its heat-insulating properties and other good properties, is well suited as a building material. However, wood has properties that limit its use. These include e.g. susceptibility to biological damage and humidity.
Tunnettua on, että puun pääkomponentteja, eli ligniiniä, selluloosaa ja hemiselluloosaa, 20 modifioimalla voidaan puun ja vastaavan koostumuksen omaavien materiaalien, kuten ^: oljen, pellavan, juutin ja bagassin, sekä näistä valmistettujen tuotteiden ominaisuuksia muuttaa edullisemmiksi. Orgaanisten happoanhydridien käyttöä lignoselluloosapohjaisten materiaalien modifioimiseen on tutkittu jo usean vuosikymmenen ajan. Yleisin tähän tarkoitetukseen käytetty anhydridi on etikkahappoanhydridi, jolla käsiteltiin saha-ja puu-25 jauhoa jo niinkin aikaisin kuin 1928 (Fuchs 1928). Myöhemmin kyseistä kemikaalia on 4käytetty myös massiivipuun modifioimiseen (Goldstein et ai. 1961). Yksinkertaistetussa asetylointimenetelmässä (Rowell et ai. 1986) lignoselluloosapohjainen materiaali käsitellään etikkahappoanhydridillä, minkä jälkeen materiaalia lämmitetään 120 °C:ssa materiaalin dimensioiden mukaan eripituisia aikoja.It is known that by modifying the main components of wood, namely lignin, cellulose and hemicellulose, the properties of wood and the like, such as straw, flax, jute and bagasse, and products derived therefrom can be improved. The use of organic acid anhydrides for the modification of lignocellulose-based materials has been studied for several decades. The most common anhydride used for this purpose is acetic anhydride, which was used to treat sawdust and wood flour as early as 1928 (Fuchs 1928). Later, this chemical has also been used to modify solid wood (Goldstein et al. 1961). In the simplified acetylation process (Rowell et al. 1986), the lignocellulose-based material is treated with acetic anhydride, followed by heating the material at 120 ° C for various lengths of time.
Tunnetaan myös ratkaisuja, joissa puumateriaalia on käsitelty glyseroliin liuotetulla maleiinihappoanhydridillä (MAH).Also known are solutions in which wood material is treated with maleic anhydride (MAH) dissolved in glycerol.
30 2 10630030 2 106300
Tunnettuun tekniikkaa liittyy tiettyjä epäkohtia. Niinpä sekä etikkahappoanhydridi että glyseroliini liuotettu MAH ovat nestemäisiä tuotteita, joiden käyttö mm. hienojakoisen kuitu- tai jauhemateriaalin yhteydessä tuottaa vaikeuksia. Kuidut paakkuuntuvat, jolloin niiden erottamiseksi toisistaan käsittelyn jälkeen tarvitaan erillinen prosessi.There are certain drawbacks to prior art. Thus, both acetic anhydride and glycerol-dissolved MAH are liquid products whose use includes e.g. causes difficulties with finely divided fiber or powder material. The fibers curdle, requiring a separate process to separate them after treatment.
55
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu lignoselluloosapohjaisten levyjen, muoto-puristeiden ja muiden vastaavien komposiittituotteiden ominaisuuksien parantamiseksi.It is an object of the present invention to overcome the drawbacks of the prior art and to provide a novel solution for improving the properties of lignocellulosic based boards, molds and other similar composite products.
10 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että lignoselluloosapohjainen materiaali modifioidaan kiinteässä faasissa. Tällöin kiinteässä olomuodossa oleva modifiointikemikaali sekoitetaan lignoselluloosapohjaisen materiaalin ja sideaineen kanssa homogeeniseksi seokseksi, joka voidaan muotoilla esim. levyksi tai sentapaiseksi kuitukomposiitiksi, joka kovetetaan lämmössä. Lämpökäsittelyn yhteydessä modifiointikemikaali reagoi lignoselluloosamate-15 riaalin kanssa muodostaen sidoksia siihen. Esillä olevassa keksinnössä kiinteässä olomuodossa olevana modifiointikemikaalina käytetään kuitu- tai lastumaisen lignoselluloosapohjaisen materiaalin modifioimiseen etenkin jauhemaisia anhydridejä (esim. maleiinihappo-tai meripihkahappoanhydriidiä) tai näiden kiinteitä lähtöaineita.The invention is based on the idea that the lignocellulosic based material is modified in the solid phase. In this case, the solid state modifying chemical is mixed with the lignocellulose-based material and the binder to form a homogeneous mixture which can be shaped, for example, into a sheet or such a fiber composite, which is cured by heat. During the heat treatment, the modification chemical reacts with the lignocellulosic material-15 to form bonds thereto. In the present invention, in particular, powdered anhydrides (e.g., maleic or succinic anhydride) or their solid starting materials are used as the solid state modification chemical to modify the fibrous or filamentous lignocellulosic material.
20 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tun-:· j nusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method according to the invention is essentially characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.
Keksinnön avulla saadaan aikaan huomattavia etuja. Niinpä esillä olevalla ratkaisulla voidaan merkittävästi pienentää lignoselluloosapitoisia kuituja sisältävien levyjen pak- 25 suusturpoamaa ja kasvattaa niiden poikittaista vetolujuutta. Nämä asiat käyvät myös ilmi ’; seuraavasta sovellutusesimerkistä. Huomautettakoon vielä, että modifiointi tehokkaasti » estää vesimolekyylien sitoutumisen puun soluseinämän komponenttien kanssa. Vaikka kuitujen huokoset voivat sisältää vettä, niin alentunut kosteuspitoisuus itse soluseinässä, samoin kuin modifioinnin seurauksena syntynyt “suljettu soluseinärakenne, estää osaltaan 30 lahottajasienten entsymaattisen toiminnan. Keksinnön avulla voidaan siten parantaa lig-noselluloosapitoisten tuotteiden lahonkestoa.The invention provides considerable advantages. Thus, the present solution can significantly reduce the thickness swelling of sheets containing lignocellulosic fibers and increase their transverse tensile strength. These things also come to light '; from the following application example. It should also be noted that the modification effectively prevents the binding of water molecules to the cell wall components of the wood. Although the pores of the fibers may contain water, the reduced moisture content of the cell wall itself, as well as the resulting "closed cell wall structure", contributes to the inhibition of the enzymatic activity of the 30 fungi. Thus, the invention can improve the decay resistance of products containing lignocellulose.
106300 Λ63 106300
JJ
Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen selityksen ja sovellutusesimerkin avulla.The invention will now be explored in greater detail by means of a detailed description and an application example.
Selityksessä ja esimerkissä viitataan oheisiin kuvioihin, joista 5 kuviossa 1 on esitetty lastulevyn valmistukseen soveltuvan prosessin kaavio, kuviossa 2 on esitetty hartsin ja modifiointiaineen vaikutus MDF-kuiduista valmistetun levyn taivutuslujuuteen, kuviossa 3 on esitetty hartsin ja modifiointiaineen vaikutus MDF-kuiduista valmistetun levyn kimmomoduuliin, 10 kuviossa 4 on esitetty hartsin ja modifiointiaineen vaikutus MDF-kuiduista valmistetun levyn poikittaiseen vetolujuuteen ja kuviossa 5 on esitetty hartsin ja modifiointiaineen vaikutus MDF-kuiduista valmistetun levyn paksuusturpoamaan.In the description and example, reference is made to the accompanying figures, of which Figure 5 shows a flow chart for a particle board manufacturing process; Fig. 4 shows the effect of the resin and modifier on the transverse tensile strength of the sheet made of MDF fibers and Fig. 5 shows the effect of the resin and modifier on the thickness swelling of the sheet made of MDF.
15 Määritelmät ja koostumusten komponentit:15 Definitions and Composition Components:
Keksinnön mukaisessa menetelmässä lignoselluloosapohjaisena aineksena käytetään esim. puukuitua, selluloosakuitua, puujauhoa, puulastuja ja/tai yksi- tai monivuotisten kasvien kuituja. Puuraaka-aine on sopivimmin ’’hienojakoista”, millä tarkoitetaan sitä, 20 että puujauhon hiukkaskoot ovat noin 0,01 - 10 mm, sopivimmin noin 0,05 - 5 mm.The lignocellulose-based material used in the process of the invention is e.g. wood fiber, cellulose fiber, wood flour, wood chips and / or fibers of annual or perennial plants. The wood raw material is preferably "" finely divided ", which means that the wood flour has a particle size of about 0.01 to 10 mm, preferably about 0.05 to 5 mm.
\ Puukuidut ja puulastut ovat poikkileikkaukseltaan tai vastaaasti paksuudeltaan samoin noin 0,01 - 10 mm, edullisesti noin 0,05 - 5 mm, ja pituudeltaan noin 1 - 200 mm, sopivimmin noin 5 - 100 mm.The wood fibers and wood chips also have a cross-sectional or corresponding thickness of about 0.01 to 10 mm, preferably about 0.05 to 5 mm, and a length of about 1 to 200 mm, preferably about 5 to 100 mm.
25 Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan sopivat puu- tai selluloosakuidut valmistetaan ' hiertämällä lignoselluloosapitoista lähtöainetta. Hiertävä jauhatusvaikutus saadaan aikaan esim. uritetuilla terillä varustetuilla jauhimilla, kuten levy- tai kartiojauhimilla.According to a preferred embodiment, suitable wood or cellulosic fibers are prepared by grinding a lignocellulosic feedstock. The abrasive grinding effect is achieved, for example, by mills with grooved blades, such as plate or conical grinders.
Esimerkkinä sopivista materiaaleista mainittakoon kuitutuotteiden valmistukseen käytet-30 tävä puuaines, kuten MDF-levyihin käytettävät puukuidut, mekaanisen selluloosamassan valmistuksesta saatavat selluloosakuidut, kierrätysmassojen kuidut sekä sahapuru. Puu-ja selluloosakuidut ovat erityisen edullisia.Examples of suitable materials are wood material for use in the manufacture of fibrous products, such as wood fibers for MDF boards, cellulosic fibers from mechanical pulp production, recycled pulp fibers and sawdust. Wood and cellulose fibers are particularly preferred.
4 106300 “Lignoselluloosapitoinen” aines voi olla peräisin puusta, esim. kuusesta, männystä koivusta tai haavasta, tai yksi- tai monivuotisista kasveista. Lähtöaineeksi sopii siten myös olki, pellava, hamppu, juutti, ruokohelpi, kaisla ja bagassi yms.4 106300 "Lignocellulosic" material may be derived from wood, eg spruce, pine birch or wound, or annual or perennial plants. Thus, straw, flax, hemp, jute, reed, reed and bagasse are also suitable as starting materials.
5 Tämän keksinnön puitteissa "puukomposiittituotteet" käsittävät lastu- ja kuitulevyt sekä myös muotopuristeet ja nk. non-woven-tuotteet.In the context of the present invention, "wood composite products" include particle board and fiber board as well as moldings and so-called non-woven products.
Lignoselluloosamateriaalin modifioimiseen käytetään keksinnön mukaan orgaanista “happoanhydridiä, joka on kiinteä ainakin huoneenlämpötilassa”. Tällaisia sopiva hap-10 poanhydridejä ovat esim. maleiinihappo- ja meripihkahappoanhydridi sekä ftaalihappo-anhydridi. Myös yhdisteiden kiinteät lähtöaineet, kuten omena-, fumaari- ja maleiinihappo soveltuvat käsittelyyn, koska niistä muodostuu tuotteen käsittelyn aikana yleensä lämmön vaikutuksesta halutut anhydridit.According to the invention, an organic "acid anhydride solid at least at room temperature" is used to modify the lignocellulosic material. Suitable hap-10 anhydrides include, for example, maleic and succinic anhydride and phthalic anhydride. Solid starting materials for the compounds, such as malic, fumaric and maleic acids, are also suitable for processing, since they generally produce the desired anhydrides during heat treatment of the product.
15 Komposiitin “sideaine” on nestemäinen tai kiinteä aine, joka sitoo yhteen komposiitin muut komponentit. Sopivimmin käytetään sideainetta, joka happoanhydridin lailla on kiinteässä olomuodossa huoneen lämpötilassa, jolloin saadaan aikaan kiinteäfaasimene-telmä. Tunnetusti monet sideaineet/Iiimat, jotka on tarkoitettu käytettäviksi vesiliuosten muodossa, on saatettu kiinteään olomuotoon niiden säilyvyyden ja kuljetuksen helpotta-20 miseksi. Esillä olevan keksinnön yhteydessä tämänkinkaltaisia sideaineita voidaan useimmiten sekoittaa kuivana kuitujen joukkoon. Kiinteä sideaine voi olla jauheen tai kuitujen muodossa. Tyypillisesti sideaineena käytetään fenoli-, urea- tai melamiinipohjaista hartsia tai ligniini- tai mineraalipohjaista sideainetta, isosyanaatti-, tärkkelys-, kaseiini- tai gluteiiniliimaa. Erityisen sopivia hartseja ovat esim. fenoliformaldehydihartsi, ureafor-25 maldehydihartsi, melamiiniformaldehydihartsi, vinyylihartsit, kuten polyvinyylikloridi ja ABS-kopolymeerit, styreenibutadieenihartsi, poly styreeni, akryylihappohartsi, polyesterit, kuten tereftaalihapon, polyamidin ja polyasetaalin glykoliesteri. Tavallisten lastulevyjen ja sentapaisten sideaineina käytetään ureaformaldehydiä, kun taas kosteisiin olosuhteisiin tarkoitettujen lastulevyjen liimauksessa käytetään tyypillisesti fenoli- tai 30 ureamelamiinihartsia.A "binder" of a composite is a liquid or solid that binds other components of a composite. Most preferably, a binder which, like an acid anhydride, is in solid form at room temperature to provide a solid phase process. It is known that many binders / adhesives for use in the form of aqueous solutions have been solidified to facilitate their shelf life and transport. In the context of the present invention, binders of this kind can in most cases be dry blended with the fibers. The solid binder may be in the form of powder or fibers. Typically the binder used is a phenolic, urea or melamine based resin or a lignin or mineral based binder, isocyanate, starch, casein or gluten. Particularly suitable resins are, for example, phenol-formaldehyde resin, urea-25 maldehyde resin, melamine-formaldehyde resin, vinyl resins such as polyvinyl chloride and ABS copolymers, styrene-butadiene resin, poly styrene, acrylic acid resin, polyester stearate, polyester stearate, polyester stearate, polyester. Urea-formaldehyde is used as a binder for ordinary particle boards and the like, while phenolic or urea melamine resins are typically used for bonding particle boards for humid conditions.
Mainitun sideaineen lisäksi tai sen sijasta voidaan myös käyttää sopivaa kestomuovia, 5 106300 kertamuovia tai näiden seosta. Niinpä jälkimmäisestä vaihtoehdosta voidaan esimerkkinä mainita kestomuovin ja fenoli-, urea- tai melamiinipohjaisen hartsin seos. jossa kesto-muovin osuus seoksesta on 1 - 99 paino% ja hartsin osuus 99-1 paino-%. Edullisia . ovat esim. fenolihartsin ja polypropeenin seokset, joissa näiden suhteet ovat 1:10- 10:1.In addition to or instead of said binder, a suitable thermoplastic, 5 106300 thermosetting resins or a mixture thereof may also be used. Thus, as an example of the latter alternative, a mixture of a thermoplastic and a phenolic, urea or melamine based resin may be mentioned. wherein the thermoplastic comprises from 1 to 99% by weight of the blend and the resin from 99 to 1% by weight. Affordable. are, for example, mixtures of phenolic resin and polypropylene in a ratio of 1: 10 to 10: 1.
55
Erityisen edullisesti muovisideaineena käytetään polyolefiinia, kuten polyeteeniä tai polypropeeniä, mutta voidaan myös käyttää muita muovisideainetyyppejä, kuten polyes-tereitä (esim. polyalkyleenitereftalaatteja, PET, PBT), polylaktidia ja ns. bikomponentti-kuituja, joissa ulko-osa on alhaisemmassa lämpötilassa sulavaa muovimateriaalia kuin 10 ydinosa. Myös kierrätettyjä muovilaatuja voidaan käyttää. Muovit käytetään sopivimmin kuituina tai lastuina, jotta ne olisi helppo sekoittaa lignoselluloosakomponentin kanssa. Kierrätetty kestomuovi revitään siksi ennen sekoittamista lignoselluloosapitoiseen aineeseen.Polyolefin such as polyethylene or polypropylene is particularly preferably used as a plastic binder, but other types of plastic binder such as polyesters (e.g., polyalkylene terephthalates, PET, PBT), polylactide and so-called polyethylene glycol may also be used. bicomponent fibers having a lower temperature melting plastic material than 10 core parts. Recycled plastic grades can also be used. The plastics are preferably used as fibers or chips to easily be mixed with the lignocellulosic component. Therefore, the recycled thermoplastic is torn before being mixed with the lignocellulosic material.
15 Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan käytetään kuitumaisia lähtöaineita, eli lig-noselluloosapitoista raaka-ainetta ja sideainetta mukaan lukien muovit, joiden kuitujen kuitupituuden ovat keskenään samaa suuruusluokkaa. Kuitujen pituudet ovat tällöin sopivimmin noin 0,1 - 100 mm, tyypillisesti noin 0,5 - 50 mm. Tällöin voidaan välttää seoksen luokittuminen ja siten saada aikaan ainakin oleellisesti homogeenisen seoksen 20 tuottamiseksi. Tämä vaihtoehto soveltuu etenkin kuitumattojen valmistukseen. Käyttämällä sideaineena kuitumaista kestomuovia, joka kuidut ovat keskimäärin lignosellu-Ioosapitoisen aineen kuituja pitemmät, voidaan puolestaan valmistaa non-woven -tuotteita.According to a preferred embodiment, fibrous starting materials are used, i.e., a lignocellulosic feedstock and a binder, including plastics, of the same fiber length. The lengths of the fibers are preferably from about 0.1 mm to about 100 mm, typically from about 0.5 mm to about 50 mm. In this case, classification of the mixture can be avoided and thus at least substantially homogeneous mixture 20 produced. This option is particularly suitable for the production of non-woven carpets. By using a fibrous thermoplastic as a binder, which fibers are on average longer than the fibers of the lignocellulosic material, non-woven products can be made.
25 Tuotteiden valmistus: *25 Manufacture of products: *
Muotoiltava seos puristetaan levyksi tai muotopuristeeksi tai siitä muodostetaan non- ψ woven-tuote. Keksinnöllä voidaan valmistaa valmiita tuotteita, jotka kovetetaan haluttuun muotoon, mutta sitä voidaan myös soveltaa välituotteiden, aihioiden jne. valmistuk-30 seen, jolloin aikaansaatavat tuotteet ovat kovettamattomassa muodossa.The moldable mixture is extruded into a sheet or mold or formed into a non-woven product. The invention can be used to make finished products which are cured to the desired shape, but can also be applied to the preparation of intermediates, preforms, etc., whereby the resulting products are in uncured form.
Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan levyä tai muotopuristetta jälkikäsitellään 106300According to a preferred embodiment, the sheet or mold extrudate is post-processed 106300
OO
huoneen lämpötilaa korkeammassa lämpötilassa.at room temperature.
Yksi modifioinnin sovellutuskohde on kuitu-ja lastulevyjen ja flakeboardien valmistus. Levyistä mainittakoon HDF-ja MDF-levyt (High ja vastaavasti Medium Density Fiber 5 Board) ja OSB-levyt (Oriented Strand Board).One application of the modification is the manufacture of fiberboard and particle board and flakeboard. These include HDF and MDF (High and Medium Density Fiber 5 Board) and OSB (Oriented Strand Board).
Eräs keksinnön mukaisen lastulevyn valmistusprosessin sovellutusmuoto on kuvattu tarkemmin kuviossa 1. Tällaisen prosessin mukaan sopiva puuhake (esim. havu-ja/tai lehti-puuhake) seulotaan ensin, jolloin raaka-aine jaetaan koon mukaan kolmeen osaan. Kar-10 keasta hakkeesta valmistetaan lastulevyn keskiosa, kun taas hienojakoisin osa käytetään pintakerroksen muodostamiseen. Seulonnan karkein osa, tikut, epäpuhtaudet ja sentapaiset poistetaan jätteenä. Seulottu hake ja vastaavasti puru käsitellään toisistaan erillään, kunnes niistä muodostetaan kuumapuristuksella haluttu lastulevy. Hake ja puru jauhetaan, kuivatetaan, seula-annostellaan ja varastoidaan, kuten kuvioista käy ilmi. Sitten hakkeen ja vas-15 taavasti purun joukkoon lisätään liima-aine (=sideaine) ja mahdolliset apuaineet kuten parafiinia (parafiinidispersiota), ammoniumkloridia, tetrametyleeniheksamiinia tai que-brachoa. Kolmea viimeksi mainittua ainetta voidaan käyttää lähinnä sideaineiden/liimojen ominaisuuksien säätelyyn.An embodiment of the chipboard manufacturing process according to the invention is illustrated in more detail in Figure 1. According to such a process, suitable wood chips (e.g. softwood and / or leaf chips) are first screened, whereby the raw material is divided into three parts. Kar-10 chips are used to make the middle part of the particle board, while the finest part is used to form the surface layer. The roughest part of the screening, sticks, impurities and the like, are removed as waste. The screened chips and the chips, respectively, are processed separately from each other until hot pressed to form the desired chipboard. The chips and chips are ground, dried, screened and stored as shown in the figures. Adhesive (= binder) and optional excipients such as paraffin (dispersion of paraffin), ammonium chloride, tetramethylenehexamine or que bracho are then added to the chips and the like. The latter three agents can be used mainly to control the properties of binders / adhesives.
20 Sideaineen jälkeen lisätään jauhemainen modifiointiaine, joka sekoitetaan tasaisesti kuitu- ainekseen. Sideaineen, apuaineiden ja modifiointiaineen lisäykseen voidaan käyttää liimoi- tusrumpua tai jotain vastaavaa laitetta, jossa on siivekkeillä varustettu sekoitin. Tyypillisesti hakkeen tai purun kosteuspitoisuus on pienempi kuin 10 % siinä vaiheessa, kun sen joukkoon sekoitetaan jauhemainen anhydridimodifiointikemikaali tai vastaava happo-25 lähtöaine. Anhydridin lisäyksen jälkeen fraktiot yhdistetään ja sirotellaan sopivalle alustalle, esim. nauhalle. Siroteltu massa eli kuitujen, hakkeen ja/tai purun, modifiointiaineen ja sidenaineen seos puristetaan levyksi käyttämällä levyn dimensioille ja materiaaleille soveltuvia parametreja (puristuslämpötila, puristuaika jne.). Levy muotoillaan esim. sahaamalla. Jätteet poistetaan ja halutunkokoiset levytuotteet otetaan talteen.After the binder is added a powdery modifier, which is uniformly mixed with the fibrous material. For the addition of binder, excipients and modifier, a gluing drum or similar device with a blender with blades may be used. Typically, the moisture content of the chips or chips is less than 10% when mixed with a powdered anhydride modification chemical or a corresponding acid-25 starting material. After the addition of the anhydride, the fractions are pooled and sprinkled on a suitable support, e.g., tape. The scattered pulp, i.e. the mixture of fibers, chips and / or chips, modifier and binder, is compressed into a sheet using parameters suitable for the sheet dimensions and materials (compression temperature, compression time, etc.). The board is shaped eg by sawing. The waste is removed and the desired size flat products are recovered.
Anhydridin tai vastaavan modifiointiaineen vaikutus levyn ominaisuuksien parantajana tehostuu, kun levyä jälkikäsitellään huoneen lämpötilaa korkeammassa lämmössä (> 60 30 106300 7 °C, edullisesti n. 70 - 150 °C). Jälkikäsittelyn kesto vaihtelee lämpötilan mukaan ja se voidaan suorittaa kuumapuristuksen jälkeen ennen sahausta tai tämän jälkeen. Eräs vaihtoehto jälkikäsittelyn suorittamiseksi on kuumapuristuksen keston pidentäminen 1,1-...10-kertaiseksi.The effect of the anhydride or similar modifying agent as a board improver is enhanced when the board is post-treated at a temperature above room temperature (> 60 ° C-106,600 ° C, preferably about 70 ° C-150 ° C). The duration of the post-treatment varies with temperature and can be performed after hot pressing before or after sawing. One option for post-treatment is to extend the heat-pressing time by 1.1 to 10 times.
55
Huomautettakoon, että yllä mainitussa prosessissa voidaan kiinteiden sideaineiden tilalla käyttää nestemäisiä. Tällöin puuaineksen tai kuitumaisten aineosien joukkoon lisätään nestemäinen sideaine, annetaan kuivua mikäli tarpeen ja lisätään kiinteä modifiointiaine. Mikäli puuaineksen tai kuitumaisten aineosien kosteuspitoisuus ei nouse liikaa,niitä ei 10 kuitenkaan tarvitse kuivata ennen jatkokäsittelyä; aivan absoluuttisen kuivan puun kanssa anhydridit saattavat näet reagoida huonommin kuin sellaisen kuidun kanssa, jossa on muutama prosentti (tyypillisesti 0,1-5 p-%) kosteutta.It should be noted that in the above process, liquid binders may be used in place of solid binders. The liquid binder is then added to the wood or fibrous components, allowed to dry if necessary, and a solid modifier added. However, unless the moisture content of the wood or fibrous components rises excessively, they need not be dried prior to further processing; indeed, with absolutely dry wood, anhydrides may react less well than with a few percent (typically 0.1-5 wt%) moisture.
Keksinnön mukaan käytetään levyjen valmistukseen sopivimmin 50 - 90 paino-% lig-15 noselluloosapitoista ainetta, 1-30 paino-% modifiointikemikaalia ja 5-40 % sideainetta.According to the invention, preferably 50 to 90% by weight of lig-15 nocellulose-containing material, 1 to 30% by weight of a modifying chemical and 5 to 40% of binder are used for making the plates.
Kuten edellä todettiin, modifiointimenetelmä soveltuu myös ns. muotopuristeiden valmistukseen. Tällöin muotopuristeiden esituotteiden, kuten kuitumattojen ja -aihioiden, valmis-20 tuksessa käytetään synteettisiä kuituja ja luonnonkuituja, joiden joukkoon on lisätty jauhemainen anhydridi ja joissakin tapauksissa myös liima. Muotopuristeet jälkikäsitellään lämmössä kuten levymäisetkin tuotteet. Muotopuristeiden koostumukset ovat tyypillisesti: 50 - 90 paino-% lignoselluloosapitoista ainetta, 1 - 30 paino-% modifiointikemikaalia ja 5 - 40 % sideainetta.As stated above, the modification method is also suitable for the so-called. for the production of molds. In this case, synthetic fibers and natural fibers are added in the manufacture of preforms, such as fiber mats and preforms, to which powdered anhydride and, in some cases, adhesives have been added. The molds are post-heat-treated as are plate-like products. The molding compositions typically comprise: 50 to 90% by weight of a lignocellulosic material, 1 to 30% by weight of a modifying chemical and 5 to 40% of a binder.
2525
Keksintö saa myös aikaan menetelmän non-woven tuotteen valmistamiseksi, jolloin sideaineena käytetään kuitumaista kestomuovia. Kestomuovin funktio non-woven tuotteissa on sitoa non-woven-matto värisemättömäksi. Sitominen maton valmistusvaiheessa tapahtuu joko “neulonnan” avulla tai osittaisella kestomuovin sulattamisella.The invention also provides a process for making a non-woven product using a fibrous thermoplastic as a binder. The function of thermoplastic in non-woven products is to bind the non-woven carpet without vibration. Tying at the carpet production stage is done either by "knitting" or by partial melting of the thermoplastic.
Seuraava sovellutusesimerkki kuvaa keksintöä tarkemmin.The following embodiment illustrates the invention in more detail.
30 8 10630030 8 106300
EsimerkkiExample
Valmistettiin komposiittilevyjä muodostamalla lignoselluloosapitoisesta aineesta, modifi-ointikemikaalista ja sideaineesta seoksia, jotka puristettiin levyiksi seuraavissa olosuhteis-5 sa: - levyn koko: 400 mm x 400 mm x 4 mm - tavoitetiheys: 750 kg/m3Composite sheets were made by blending the lignocellulosic material, the modifying chemical and the binder, which were pressed into sheets under the following conditions: - sheet size: 400 mm x 400 mm x 4 mm - target density: 750 kg / m3
- puristuslämpötila: 180 °C- compression temperature: 180 ° C
- puristusaika: 60 s/mm 10- pressing time: 60 s / mm 10
Puristuksen jälkeen levyjä käsiteltiin 2 tuntia 170 °C:ssa.After pressing, the plates were treated for 2 hours at 170 ° C.
Sideaineina käytettiin jauhemaisia sideaineita: fenolihartsia (Peracit 888412) ja mela-miiniureaformaldehydihartsia (Dynomel) sekä polypropeeni-muovia, sekä kuitumaisina 15 sideaineina polypropeenia. Käytettiin sekä hartsia että polypropeenia sellaisenaan että niiden seoksia. Hartsisideaineen määrä oli 10 p-% ja polypropeenin 20 p-% lignosellu-loosapohjaisen materiaalin kuivapainosta. Hartsin ja polypropeenin seoksen seossuhde oli 1:1 ja sitä oli lisätty niin, että seoksen määrä oli 20 p-% lignoselluloosapohjaisen materiaalin kuivapainsosta.The binders used were powder binders: phenolic resin (Peracit 888412) and melamine-urea-formaldehyde resin (Dynomel), as well as polypropylene and polypropylene as fibrous binders. Both resin and polypropylene as such and mixtures thereof were used. The amount of resin binder was 10 wt% and the polypropylene 20 wt% based on the dry weight of the lignocellulose-based material. The blend ratio of resin to polypropylene was 1: 1 and it was added so that the blend was 20% by weight based on the dry weight of the lignocellulosic material.
2020
Modifiointikemikaaleina käytettiin kiinteässä faasissa olevaa meripihkahappoanhydridiä ja maleiinihappoanhydridiä sekä nestefaasissa olevaa etikkahappoanhydridiä ja etanoliin liuotettua maleiinihappo-glyseroli-seosta (MG/etanoli). Maleiinihappo-glyseroli-seoksen konsentraatio etanoliliuoksessa oli 20 % ja kyseistä liuosta oli lisätty kuituihin niin, että 25 maleiinihappo-glyseroli-seoksen pitoisuus kuiduissa oli 15 % kuitujen kuivapainosta laskettuna.The modifying chemicals used were solid phase succinic anhydride and maleic anhydride as well as liquid phase acetic anhydride and a mixture of maleic acid glycerol (MG / ethanol) dissolved in ethanol. The concentration of the maleic acid-glycerol mixture in the ethanol solution was 20% and the solution was added to the fibers so that the concentration of the maleic acid-glycerol mixture in the fibers was 15% based on the dry weight of the fibers.
Tehtiin myös vertailukokeet, joissa anhydridiä ei käytetty lainkaan.Comparative experiments were also conducted in which no anhydride was used at all.
30 Levyistä määritettiin tuotteiden taivutuslujuus, kimmomoduuli, poikittainen vetolujuus ja paksuusturpoamat. Tulokset on esitetty kuvioissa 1 - 4.The sheets were determined for the products' flexural strength, elastic modulus, transverse tensile strength and thickness swelling. The results are shown in Figures 1-4.
9 1063009 106300
Kuten kuvioista käy ilmi, lisättäessä kiinteässä faasissa meripihkahappoanhydridiä tai maleiioihappoanhydridiä levyjen paksuusturpoamat pienenivät yli 75 %:lla. Modifioitujen levyjen poikittainen vetolujuus kasvoi 45 - 130 %:lla verrattuna käsittelemättömiin levyihin.As shown in the figures, the addition of succinic anhydride or maleic anhydride in the solid phase reduced the sheet swelling by more than 75%. The transverse tensile strength of modified sheets increased by 45-130% compared to untreated sheets.
55
Verrattuna etikkahappoanhydridillä modifioituihin levyihin keksinnön mukaisella ratkaisulla saatiin kaikki neljä mainittua parametriä paranemaan merkittävästi, kun sideaineena oli käytetty pelkästään polypropeenia.Compared to acetic anhydride modified sheets, the solution of the invention resulted in a significant improvement in all four of these parameters when polypropylene alone was used as the binder.
10 Keksinnön mukainen modifiointi maleiinihappo- tai meripihkahappoanhydridillä paransi levyjen kimmomoduulia muutamasta prosentista noin 25 %:iin asti. Vertailulevyihin verrattuna modifioitujen levyjen lujuus- ja turpoamaominaisuudet paranivat merkittävästi, kun sideaineena oli käytetty pelkästään polypropeenia (PP). Anhydrideillä on tavallaan adhesion promoter-vaikutus luonnonkuitujen ja PP:n väliseen tartuntaan. Male-15 iinihappoanhydridimodiointi heikensi levyjen taivutuslujuutta jonkin verran, kun sideaineena oli käytetty fenoliformaldehydihartsia (PF) tai PF:n ja PP:n seosta, kun taas meri-pihkahappoanhydridimodifioinnilla oli positiivinen vaikutus taivutuslujuuteen.Modification with maleic or succinic anhydride of the invention improved the elastic modulus of the boards from a few percent to about 25%. Compared to the reference plates, the strength and swelling properties of the modified plates were significantly improved when polypropylene (PP) alone was used as the binder. In a way, anhydrides have an adhesion promoter effect on adhesion between natural fibers and PP. Male-15 tartaric anhydride modification slightly reduced the flexural strength of the sheets when phenol-formaldehyde resin (PF) or a mixture of PF and PP was used as the binder, while marine succinic anhydride modification had a positive effect on flexural strength.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI964965A FI106300B (en) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | Process for manufacturing lignocellulose-based composite products |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI964965 | 1996-12-11 | ||
FI964965A FI106300B (en) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | Process for manufacturing lignocellulose-based composite products |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI964965A0 FI964965A0 (en) | 1996-12-11 |
FI964965A FI964965A (en) | 1998-06-12 |
FI106300B true FI106300B (en) | 2001-01-15 |
Family
ID=8547250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI964965A FI106300B (en) | 1996-12-11 | 1996-12-11 | Process for manufacturing lignocellulose-based composite products |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FI (1) | FI106300B (en) |
-
1996
- 1996-12-11 FI FI964965A patent/FI106300B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI964965A (en) | 1998-06-12 |
FI964965A0 (en) | 1996-12-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Vineeth et al. | Nanocellulose applications in wood adhesives | |
US10150227B2 (en) | Method for producing wood fibre pellets | |
JP5279125B2 (en) | Method for producing wood fiber composite products | |
US8377564B2 (en) | Cellulosic composite | |
WO2006092330A1 (en) | Production of moulded bodies from lignocellulose-based fine particle materials | |
IL126260A (en) | Method for production of lignocellulosic composite materials | |
US5520777A (en) | Method of manufacturing fiberboard and fiberboard produced thereby | |
Nourbakhsh et al. | Particleboard made from waste paper treated with maleic anhydride | |
AU2013286102A1 (en) | Multi-layered light-weight wood products consisting of materials containing lignocellulose with a core and two covering layers, with treated cellulose material, treated natural fibres, synthetic fibres or mixtures thereof in said core | |
US6368528B1 (en) | Method of making molded composite articles | |
English et al. | Processing into composites | |
US4405542A (en) | Method for the production of a composite material | |
EP0873829B1 (en) | Process for preparing cellulosic composites | |
FI106300B (en) | Process for manufacturing lignocellulose-based composite products | |
English et al. | Lignocellulosic composites | |
DE102004024566A1 (en) | Water-resistant wooden construction material, e.g. chipboard or fiberboard for furniture production, having binder comprising formaldehyde resin and modified and/or destructured cereal flour | |
DE10261569A1 (en) | Combination material, process for its production and uses | |
Cai | Wood‐Based Composite Board | |
Tupciauskas et al. | Investigation of a Grey Alder Particleboard Bonded by Different Industrial Side-Stream Lignins | |
AU2005257684B2 (en) | Method for producing wood fibre pellets | |
AU2022241578A1 (en) | Improved fibreboard product | |
EP1944144B1 (en) | Method for manufacturing a moulded form containing cellulose | |
Bajwa | Processing into Composites | |
EP1899125A1 (en) | Method for producing wood fibre pellets |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MA | Patent expired |